(57)【要約】  第２導体（２００）は、第１導体（１００）に対向し、繰り返し配置されている。複数のビア（４００）は、複数の第２導体（２００）それぞれに設けられ、第１導体（１００）と第２導体（２００）の間にインダクタンス成分を与える。第３導体（３００）は、第１の第２導体（２００）にビア（５００）を介して接続し、当該第１の第２導体（２００）の隣に位置する第２の第２導体（２００）に対向することにより、第２の第２導体（２００）との間で伝送線路を構成する。すなわち第３導体（３００）は、第２の第２導体（２００）とともにスタブとして機能する。
2011114746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体と、
前記第１導体に対向し、繰り返し配置されている複数の第２導体と、
複数の前記第２導体それぞれに少なくとも一つずつ設けられ、前記第１導体と前記第２導体の間にインダクタンス成分を与えるインダクタンス要素と、
第１の前記第２導体に電気的に接続し、当該第１の第２導体の隣に位置する第２の前記第２導体に対向する第３導体と、
を備える構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第２の第２導体をリターンパスとする伝送線路を形成する構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の構造体において、
前記伝送線路はマイクロストリップラインである構造体。
【請求項４】
請求項２に記載の構造体において、
前記伝送線路はコプレナー線路である構造体。
【請求項５】
請求項２に記載の構造体において、
前記伝送線路は平衡型伝送線路である構造体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第２導体は３つ以上設けられており、
前記第３導体は、全ての互いに隣り合う前記第２導体の間に設けられている構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第２導体を介して前記第１導体とは反対側に位置している構造体。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第１導体と前記第２導体の間に位置している構造体。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第２導体と同一層に形成されている構造体。
【請求項１０】
請求項９に記載の構造体において、
前記第２の第２導体は、前記第１の第２導体に対向する辺に凹部を有しており、
前記第３導体は、前記第１の第２導体から前記凹部の内側までに延伸している構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の構造体において、
前記第１の第２導体と前記第２の第２導体は、第１の方向に並んでおり、
前記第３導体は、前記第１の第２導体のうち前記第２の第２導体に対向する辺から、前記第１の方向と交わる方向に延伸している構造体。
【請求項１２】
第１導体と、
前記第１導体に対向している第２導体と、
前記第１導体に繰り返し設けられ、前記第２導体と交わる方向に延伸しているスリットと、
を備える構造体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の構造体において、
前記スリットが設けられた部分において、前記第１導体は伝送線路を形成する構造体。
【請求項１４】
請求項１２に記載の構造体において、
前記伝送線路はスロット線路である構造体。
【請求項１５】
請求項２，１３，１４のいずれか一項に記載の構造体において、
前記伝送線路はオープン端を有している構造体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の構造体において、
前記第１導体及び複数の前記第２導体には信号が入力され、
前記信号の波長をλとした場合、前記伝送線路の長さはλ／４以下である構造体。
【請求項１７】
請求項２，１３，１４のいずれか一項に記載の構造体において、
前記伝送線路は両端がショートしている構造体。
【請求項１８】
請求項１７に記載の構造体において、
前記第１導体及び複数の前記第２導体には信号が入力され、
前記信号の波長をλとした場合、前記伝送線路の長さはλ／４以上λ／２以下である構造体。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の構造体において、
前記インダクタンス要素は、
一端が前記第１導体に接続するビアと、
前記ビアの他端に接続し、前記第２導体とは異なる層に形成され、前記第２導体に対向する第４導体と、
を備える構造体。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の構造体において、
前記複数の第２導体の配列の端部に位置する前記第２導体の一つは、基準となる基準第２導体として定められており
互いに隣り合う前記第２導体は、前記基準第２導体に近いほうが、前記第１の第２導体として定められている構造体。
【請求項２１】
請求項２，１３，１４のいずれか一項に記載の構造体において、
前記構造体はアンテナの少なくとも一部であり、
前記第１導体及び前記複数の第２導体の配列の端部に位置する前記第２導体に接続する給電線路をさらに備える構造体。
【請求項２２】
請求項２１に記載の構造体において、
前記伝送線路はオープン端を有しており、
前記給電線路に入力される信号の波長をλとしたときに、前記伝送線路の長さはλ／４である構造体。
【請求項２３】
請求項２１に記載の構造体において、
前記伝送線路は両端がショートしており、
前記給電線路に入力される信号の波長をλとしたときに、前記伝送線路の長さはλ／２である構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタマテリアルとしての特性を示す構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定の構造を有する導体パターンを周期的に配置すること（以下、メタマテリアルと記載）で電磁波の伝播特性を制御できることが明らかになっている。メタマテリアルを使用することで、例えばアンテナの小型化・薄型化を図ることができる。【０００３】
メタマテリアルには、いわゆる右手系、左手系、及び右手・左手複合系がある。これらのうち右手・左手複合系のメタマテリアルをアンテナとして使用する場合、０次共振の帯域幅を広帯域化すると、アンテナの帯域が広がるため好ましい。０次共振の帯域幅を広帯域化するためには、直列回路の共振周波数をシャント回路の共振周波数に一致させる、いわゆる「バランス条件」を満たすように設計することが好ましい。【０００４】
一方、特許文献１には、メタマテリアルの一例であるＥＢＧ（Electromagnetic Band Gap）の動作周波数帯域を低くするために、複数の金属小板それぞれの間を、キャパシタンス要素、具体的にはチップキャパシタンスを介して電気的に接続することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８８７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
メタマテリアルの０次共振を、バランス条件を満たしながら低周波化することは、メタマテリアルの用途を広げる上で重要である。メタマテリアルの０次共振を、バランス条件を満たしながら低周波化するには、シャント回路にあわせて直列回路の共振周波数を低周波化させればよい。このため、特許文献１に記載の方法を用いても、バランス条件を満たしながらメタマテリアルの０次共振を低周波化することができる。しかし特許文献１に記載の方法では、複数の金属小板それぞれの間にチップキャパシタンスを実装する必要があったため、製造コストが高くなってしまうという問題があった。【０００７】
本発明の目的は、低コストに直列回路の共振周波数を低周波化することができる構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前記第１導体に対向し、繰り返し配置されている複数の第２導体と、
複数の前記第２導体それぞれに少なくとも一つずつ設けられ、前記第１導体と前記第２導体の間にインダクタンス成分を与えるインダクタンス要素と、
第１の前記第２導体に電気的に接続し、当該第１の第２導体の隣に位置する第２の前記第２導体に対向する第３導体と、
を備える構造体が提供される。【０００９】
本発明によれば、第１導体と、
前記第１導体に対向している第２導体と、
前記第１導体に繰り返し設けられ、前記第２導体と交わる方向に延伸しているスリットと、
を備える構造体が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低コストに直列回路の共振周波数を低周波化することができる構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００１２】
【図１】第１の実施形態にかかる構造体の構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ´断面図である。
【図３】図２に示した単位セルの等価回路図である。
【図４】第２の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る構造体の構成を示す斜視図である。
【図６】図５のＡ−Ａ´断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
【図９】第４導体のパターンを示す平面図である。
【図１０】図８に示した構造体における単位セルの等価回路図である。
【図１１】第６の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
【図１２】第７の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
【図１３】第８の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図である。
【図１４】第９の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。
【図１５】第１０の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。
【図１６】図１５の変形例を示す平面図である。
【図１７】第１１の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。
【図１８】図１７の変形例を示す平面図である。
【図１９】第１２の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。
【図２０】図１９の変形例を示す平面図である。
【図２１】第１３の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。
【図２２】第１４の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。
【図２３】第１の実施形態にかかる構造体の変形例を示す平面図である。
【図２４】第１の実施形態にかかる構造体の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
図１は、第１の実施形態にかかる構造体の構成を示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ´断面図である。なお図２において、説明の都合上後述するビア４００を図示している。この構造体は、第１導体１００、複数の第２導体２００、複数のビア（インダクタンス要素）４００、及び第３導体３００を備える。複数の第２導体２００は、第１導体１００に対向し、繰り返し、例えば周期的に配置されている。複数のビア４００は、複数の第２導体２００それぞれに少なくとも一つずつ設けられており、第１導体１００と第２導体２００の間にインダクタンス成分を与える。本実施形態においてビア４００は、一端が第１導体１００に接続しており、他端が第２導体２００に接続している。第３導体３００は、第１の第２導体２００にビア５００を介して接続し、当該第１の第２導体２００の隣に位置する第２の第２導体２００に対向することにより、第２の第２導体２００との間で伝送線路を構成する。本実施形態では第３導体３００は、第２の第２導体２００とともにスタブとして機能する。すなわち第３導体３００は、第２の第２導体２００をリターンパスとするマイクロストリップラインを形成している。本実施形態において第２導体２００は３つ以上設けられており、第３導体３００は、少なくとも一組の互いに隣り合う第２導体２００の間に設けられている。また互いに隣り合う２つの第２導体２００のうち、後述する給電用導体２２０に近い第２導体２００が、第１の第２導体２００として定められている。以下、詳細に説明する。
【００１５】
第１導体１００はシート状に延在しており、例えばＣｕ膜などの金属膜である。第１導体１００の上には第１絶縁層６１０が設けられている。第２導体２００は、例えばＣｕ膜などの金属膜であり、第１絶縁層６１０上に第１の方向（図中Ｘ方向）に沿って繰り返し設けられている。複数のビア４００は、第１絶縁層６１０を貫通している。図２においてビア４００は、図中Ｘ方向において第２導体２００の中央部に接続しているが、ビア４００が第２導体２００に接続する場所はこれに限定されない。
【００１６】
複数の第２導体２００及び第１絶縁層６１０の上には、第２絶縁層６２０が設けられている。第３導体３００は、例えばＣｕ膜などの金属膜であり、第２絶縁層６２０上に繰り返し、例えば周期的に設けられている。本実施形態では、第３導体３００は、第２導体２００を介して第１導体１００とは反対側に位置している。そして第３導体３００は、一端が第１の第２導体２００と電気的に接続しており、他端が第２の第２導体２００と重なる領域に延伸している。第３導体３００の他端は第２の第２導体に対して開放端になっているため、第３導体３００はオープンスタブとして機能する。
【００１７】
ビア５００は、第２絶縁層６２０を貫通しており、一端が第２導体２００に接続しており、他端が第３導体３００の一端に接続している。図２においてビア５００は、図中Ｘ方向において、第２導体２００の端部、すなわちビア４００と重ならない場所で第２導体２００に接続している。
【００１８】
なお、図１に示すように本実施形態では、一組の第２導体２００に対して２組のビア５００及び第３導体３００が形成されているが、ビア５００及び第３導体３００の数はこれに限定されない。また第３導体３００は、例えば直線状に延伸する導体パターンであるが、これに限定されない。
【００１９】
以上のように、第１導体１００は第１導体層に形成され、複数の第２導体２００は、第１導体層の上に位置する第２導体層に形成され、複数の第３導体３００は、第２導体層の上に位置する第３導体層に形成されている。
【００２０】
また第２導体層には給電用導体２２０が形成されている。給電用導体２２０は、第２導体２００の配列の一端に位置する第２導体２００に、電気的に接続している。給電用導体２２０は、第２導体２００に直接接続してもよいし、容量結合してもよい。給電用導体２２０は第１導体１００に対向しているため、第１導体１００とともに給電線路を構成する。このため、本実施形態に係る構造体は共振器アンテナ（０次共振アンテナ）として機能する。なお構造体に入力する信号の波長をλとしたとき、第３導体３００のうち第2の第2導体２００に対抗している部分の長さは、λ／４である。ただし構造体を左手系メタマテリアルとして使用するときにはλ／４以下であればよい。
【００２１】
そして本実施形態に係る構造体は、単位セル１０が繰り返し、例えば周期的に配置されていることになる。単位セル１０は、第１導体１００、ビア４００、第１の第２導体２００の半分、第２の第２導体２００の半分、ビア５００、及び第３導体３００により構成されている。単位セル１０が繰り返し配置されることにより、構造体の給電線路以外の部分はメタマテリアルとして機能する。
【００２２】
ここで「繰り返し」単位セル１０を配置する場合、互いに隣り合う単位セル１０において、同一のビアの間隔（中心間距離）が、ノイズとして想定している電磁波の波長λの１／２以内となるようにするのが好ましい。また「繰り返し」には、いずれかの単位セル１０において構成の一部が欠落している場合も含まれる。また単位セル１０が２次元配列を有している場合には、「繰り返し」には単位セル１０が部分的に欠落している場合も含まれる。また「周期的」には、一部の単位セル１０において構成要素の一部がずれている場合や、一部の単位セル１０そのものの配置がずれている場合も含まれる。すなわち厳密な意味での周期性が崩れた場合においても、単位セル１０が繰り返し配置されている場合には、メタマテリアルとしての特性を得ることができるため、「周期性」にはある程度の欠陥が許容される。なおこれらの欠陥が生じる要因としては、単位セル１０の間に配線やビアを通す場合、既存の配線レイアウトにメタマテリアル構造を追加する場合において既存のビアやパターンによって単位セル１０が配置できない場合、製造誤差、及び既存のビアやパターンを単位セル１０の一部として用いる場合などが考えられる。
【００２３】
図３は、図２に示した単位セル１０の等価回路図である。第１導体１００と第２導体２００は対向しているため、これらの間には容量ＣＲが形成される。また第１導体１００と第２導体２００はビア４００によって接続されているため、第１導体１００と第２導体２００の間には、ビア４００に起因したインダクタンスＬＬが形成される。このため、第１導体１００と第２導体２００の間には、容量ＣＲ及びインダクタンスＬＬを有するシャント回路Ｓが構成される。
【００２４】
一方、第１の第２導体２００ａと第２の第２導体２００ｂは端部が互いに対向しているため、この部分で容量ＣＬが形成される。また第１の第２導体２００ａはインダクタンスＬＲを有している。このため、第１の第２導体２００ａと第２の第２導体２００ｂの間には、容量ＣＬとインダクタンスＬＲを有する直列回路Ｄが形成される。
【００２５】
そして第３導体３００は、第２の第２導体２００ｂをリターンパスとするオープンスタブを形成しているため、直列回路Ｄには、このオープンスタブの入力インピーダンスが付加される。
【００２６】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態では、第３導体３００と第２の第２導体２００ｂの間でオープンスタブが形成されている。このオープンスタブの長さが、動作周波数における波長の１／４より短い場合、オープンスタブの入力インピーダンスは容量性となるため、第１の第２導体２００ａと第２の第２導体２００ｂの間に大きな容量を与えることができる。したがって、上記条件を満たす周波数範囲で本実施形態は左手系メタマテリアルとして動作し、例えば−１次、−２次共振を用いた小型共振器アンテナや、負の屈折率を用いた漏れ波アンテナとして用いることができる。
【００２７】
また、オープンスタブの長さが、動作周波数における波長の１／４に近い場合、オープンスタブの入力インピーダンスはＬＣ直列共振状態と等しくなる。特に、インダクタンスＬＲが小さく、無視できる場合には、直列回路Ｄの共振周波数はほぼオープンスタブの共振周波数と等しくなるため、直列回路Ｄの共振周波数をオープンスタブの長さを変えることで容易に制御することができる。したがって、本実施形態によって容易に直列回路Ｄの共振周波数をシャント回路Ｓの共振周波数に一致させる「バランス条件」を満たすことができ、共振器アンテナの特性を向上させることができる。
【００２８】
さらに、本実施形態ではオープンスタブ長を長くすることで共振周波数を低周波化することができるため、チップインダクタなどの個別部品を実装する場合に比べて低コストに低周波化を実現することが可能である。したがって本実施形態によって容易かつ低コストにバランス条件を満たしながら０次共振周波数を低周波化することができる。その結果、本実施形態によって、より低い帯域で動作する０次共振アンテナを低コストに提供することが可能となる。
【００２９】
図４は、第２の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る構造体は、複数のビア５１０を有している点を除いて第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００３０】
ビア５１０は第２絶縁層６２０を貫通しており、第３導体３００の他端と第２の第２導体２００とを接続している。ビア５１０を設けることにより、第３導体３００と第２の第２導体２００によって構成されるスタブは、ショートスタブとして機能する。なお構造体に入力する信号の波長をλとしたとき、第３導体３００のうち第２の第２導体２００に対抗している部分の長さは、λ／２である。ただし構造体を左手系メタマテリアルとして使用するときにはλ／４以上λ／２以下であればよい。すなわちショートスタブの長さが、動作周波数における波長の１／４以上１／２以下である場合、ショートスタブの入力インピーダンスは容量性となるため、第１の第２導体２００ａと第２の第２導体２００ｂの間に大きな容量を与えることができる。したがって、上記条件を満たす周波数範囲で本実施形態は左手系メタマテリアルとして動作し、例えば−１次、−２次共振を用いた小型共振器アンテナや、負の屈折率を用いた漏れ波アンテナとして用いることができる。
【００３１】
また、ショートスタブの長さが、動作周波数における波長の１／２に近い場合、ショートスタブの入力インピーダンスはＬＣ直列共振状態と等しくなる。特に、インダクタンスＬＲが小さく、無視できる場合には、直列回路Ｄの共振周波数はほぼショートスタブの共振周波数と等しくなるため、直列回路Ｄの共振周波数をショートスタブの長さを変えることで容易に制御することができる。したがって、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図５は、第３の実施形態に係る構造体の構成を示す斜視図であり、図６は図５のＡ−Ａ´断面図である。この構造体は、給電用導体２４０を有している点を除いて、第１又は第２の実施形態に係る構造体と同様の構成である。なお図６は、第１の実施形態と同様の場合を図示している。
【００３３】
給電用導体２４０は第２導体層に形成されており、第２導体２００の配列の他端に位置する第２導体２００に、電気的に接続している。すなわち給電用導体２２０と給電用導体２４０の間には、複数の第２導体２００が位置している。給電用導体２２０は、第２導体２００に直接接続してもよいし、容量結合してもよい。
【００３４】
このような構成において、図５及び図６に示した構造体は右手・左手複合線路として機能し、例えば漏洩波アンテナとして利用することができる。図６は給電用導体２２０から電力を入力した場合の漏洩波の放射方向を示した図である。図６の構造体は、０次共振周波数より低周波側では左手系メタマテリアルとして動作し、屈折率が負の値となるため、漏洩波は電力の進行方向に対して後方に屈折して放射される。一方、０次共振周波数より高周波側では右手系メタマテリアルとして動作し、屈折率が正の値となるため、漏洩波は電力の進行方向に対して前方に屈折して放射される。また０次共振周波数においては構造体に対して垂直な方向に屈折して放射される。したがって動作周波数を変更することで漏洩波の放射方向を、前方から後方まで変更することが可能となる。
【００３５】
本実施形態によって周波数を変更することで放射方向を広角に走査できる漏洩波アンテナを、低コストに提供することができる。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図７は、第４の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る構造体は、第３導電層の上に第２導電層が位置している点を除いて、第１の実施形態または第２の実施形態に係る構造体と同様の構成である。なお図７は、第１の実施形態と同様の場合を図示している。
【００３７】
本実施形態において、第２導電層を構成する給電用導体２２０及び複数の第２導体２００は、第２絶縁層６２０上に形成されている。そして第３導電層を構成する第３導体３００は、第１絶縁層６１０上に形成されている。すなわち第３導体３００は、第１導体１００と第２導体２００の間に位置している。またビア４００は第１絶縁層６１０及び第２絶縁層６２０を貫通している。
【００３８】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また本実施形態によれば、第３導体３００が絶縁層内部に形成されるため、表面に形成する場合に比べて、スタブの実効誘電率が大きくなる。このため、波長短縮効果によってスタブ長を短くすることができ、構造の小型化が可能となる。
【００３９】
図８は、第５の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて、第１の実施形態または第２の実施形態に係る構造体と同様の構成である。なお図７は、第１の実施形態と同様の場合を図示している。
【００４０】
まず、第１絶縁層６１０は、絶縁層６１２と絶縁層６１４をこの順に積層した構造であり、給電用導体２２０及び複数の第２導体２００は、絶縁層６１４上に形成されている。またビア４００は、絶縁層６１２を貫通しているが絶縁層６１４には達していない。
【００４１】
そして絶縁層６１２上には第４導体４１０が形成されている。第４導体４１０は、配線状の導体パターンである。第４導体４１０は、一端がビア４００の他端に接続しており、他端が開放端になっている。このため本実施形態では、ビア４００は、直流的には第２導体２００に接続していない。
【００４２】
図９は、第４導体４１０のパターンを示す平面図である。本図に示す例では、第４導体４１０はスパイラル状に延伸している。そして第４導体４１０は、スパイラルの中心に位置する端部がビア４００に接続している。第４導体４１０が形成するスパイラルは、全面が第２導体２００に対向しており、第２導体２００をリターンパスとするオープンスタブを構成している。
【００４３】
図１０は、図８に示した構造体における単位セル１０の等価回路図である。本図に示す等価回路は、シャント回路Ｓが、第４導体４１０と第１の第２導体２００ａによって構成されるオープンスタブを有している点を除いて、第１の実施形態において図３に示した等価回路と同様の構成である。
【００４４】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、シャント回路Ｓがオープンスタブを有しているため、スタブ長を長くすることで容易にシャント回路Ｓの共振周波数を低周波化することができる。
【００４５】
図１１は、第６の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第５の実施形態における図８に相当している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第５の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００４６】
まず、第２導電層を構成する給電用導体２２０及び複数の第２導体２００は、第２絶縁層６２０上に形成されている。そして第３導電層を構成する第３導体３００は、第１絶縁層６１０上に形成されている。
【００４７】
また第４導体４１０は第１絶縁層６１０上、すなわち第３導体３００と同一層に形成されている。このため、ビア４００は第１絶縁層６１０のみを貫通している。なお第１絶縁層６１０は、第５の実施形態と異なり、２層構造になっている必要はない。
【００４８】
本実施形態によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第４導体４１０を第３導体３００と同一層に形成することができるため、構造体に必要な層数を少なくすることができる。また、第３導体３００が絶縁層内部に形成されるため、第３導体３００を表面に形成する場合に比べてスタブの実効誘電率が大きくなる。このため、波長短縮効果によってスタブ長を短くすることができ、構造の小型化が可能となる。  
図１２は、第７の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第５の実施形態における図８に相当している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第５の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００４９】
まず、第４導体４１０は第２絶縁層６２０上、すなわち第３導体と同一層に形成されている。また第２導体２００は開口２０２を有しており、ビア４００は、この開口２０２を通って第１絶縁層６１０及び第２絶縁層６２０を貫通している。このためビア４００は、第２導体２００と導通することなく第４導体４１０に接続することができる。なお第１絶縁層６１０は、第５の実施形態と異なり、２層構造になっている必要はない。
【００５０】
本実施形態によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第４導体４１０を第３導体３００と同一層に形成することができるため、構造体に必要な層数を少なくすることができる。また、本実施形態によれば、第３導体３００、第４導体４１０が表面に形成されるため、内層に形成する場合に比べて、スタブにおける誘電損失が小さくなる。このため、電力の損失を小さくして放射効率を向上させることが可能となる。
【００５１】
図１３は、第８の実施形態に係る構造体の構成を示す断面図であり、第５の実施形態における図８に相当している。本実施形態に係る構造体は、以下の点を除いて第５の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００５２】
まず第４導体４１０は第２絶縁層６２０上に形成されており、その代わりに第３導体３００は絶縁層６１２上に形成されている。そしてビア５００は絶縁層６１２に埋め込まれている。
【００５３】
また第２導体２００は開口２０２を有しており、ビア４００は、この開口２０２を通って第１絶縁層６１０及び第２絶縁層６２０を貫通している。このため、ビア４００は、第２導体２００と導通することなく第４導体４１０に接続することができる。
【００５４】
本実施形態によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第３導体３００が絶縁層内部に形成されるため、第３導体３００を表面に形成する場合に比べてスタブの実効誘電率が大きくなる。このため、波長短縮効果によってスタブ長を短くすることができ、構造の小型化が可能となる。
【００５５】
図１４は、第９の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本実施形態に係る構造体は、第２導体２００が２次元配列を有している点を除いて、第１〜第８のいずれかの実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００５６】
本実施形態において、複数の第２導体２００の配列の端部に位置する第２導体２００の一つ、具体的には給電用導体２２０の最も近くの角に位置する第２導体２００は、基準第２導体２００ｃとして定められている。そして互いに隣り合う第２導体２００は、基準第２導体２００ｃに近いほうが、第１の第２導体２００として定められている。
【００５７】
より詳細には、第２導体２００は、図中縦方向（第１の方向）で互いに隣接する場合と、図中横方向（第２の方向）で互いに隣接する場合がある。そして図中縦方向に互いに隣接する第２導体２００においては、図中下側に位置する第２導体２００が第１の第２導体２００になり、図中横方向に互いに隣接する第２導体２００においては、図中左側に位置する第２導体２００が第１の第２導体２００になる。ただし、第１の第２導体２００と第２の第２導体２００の配列はこのような例に限定されず、例えば隣り合うスタブの向きが逆になっても問題はない。
【００５８】
本実施形態によっても、第１〜第８の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
図１５は、第１０の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本実施形態に係る構造体は、第３導体３００が第２導体２００と同一層に形成されており、かつビア５００を有していない点を除いて、第１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００６０】
詳細には、複数の第２導体２００は、給電用導体２２０に接続している第２導体２００を除いて、凹部２０４を有している。第２導体２００は矩形を有しており、凹部２０４は、第２導体２００のうち給電用導体２２０に近い側の辺に形成されている。そして第３導体３００は、第２導体２００と一体的に形成されており、第２導体２００のうち給電用導体２２０から遠い側の辺から、隣に位置する第２導体２００の凹部２０４の内側まで延伸している。なお本図に示す例において第３導体３００の端部は開放端になっており、凹部２０４には接続していない。すなわち第３導体３００は凹部２０４をリターンパスとするオープンスタブを構成している。具体的には、第３導体３００と凹部２０４の周囲に位置する第2導体２００はコプレナー線路を構成している。なお図１５に示す例に対して、凹部２０４と第３導体２００が形成される位置が入れ替わってもよい。
【００６１】
図１６は、図１５の変形例を示す平面図である。本図に示す例において第３導体３００の端部は、凹部２０４の底辺に接続している。この場合、第３導体３００はショートスタブを構成する。
【００６２】
本実施形態によっても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また第３導体３００が第２導体２００と同一層に形成されているため、ビア５００を形成する必要がなくなり、かつ構造体に必要な層数を少なくすることができる。従って構造体の製造コストをさらに低くすることができる。
【００６３】
図１７は、第１１の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本実施形態は、以下の点を除いて第１０の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００６４】
まず、第２導体２００は凹部２０４を有していない。そして第２導体２００は図中Ｘ方向に並んでいる。そして第３導体３００は、第１の第２導体２００のうち第２の第２導体に対向する辺から、図中Ｘ方向と交わる方向に延伸している。
【００６５】
詳細には、第２導体２００は矩形を有している。第３導体３００は、第２導体２００のうち給電用導体２２０から遠い側の辺に、第２導体２００と一体的に形成されている。第３導体３００は、第２導体２００の上述した辺と略平行な方向、すなわちＸ方向と直交する方向に延伸している。
【００６６】
また第２導体２００は、給電用導体２２０に近い側の辺に、第５導体３１０を有している。第５導体３１０は、隣に位置する第２導体２００が有する第３導体３００と対向して延伸しており、第３導体３００および第５導体３１０によって平衡型伝送線路を形成している。第３導体３００および第５導体３１０は、互いに平行かつ同じ長さとなることが好ましい。第３導体および第５導体が形成する平衡型伝送線路はオープンスタブとして機能する。構造体に入力する信号の波長をλとしたとき、第３導体３００及び第５導体３１０の長さは、構造体を左手系メタマテリアルとして使用するときにはλ／４未満であり、構造体を０次共振アンテナとして動作させる場合はλ／４である。
【００６７】
図１８は、図１７の変形例を示す平面図である。本図に示す例において第３導体３００の端部は、第５導体３１０の端部に接続している。すなわち第３導体３００は、第５導体３１０とともにショートスタブを構成している。構造体に入力する信号の波長をλとしたとき、第３導体３００及び第５導体３１０の長さは、構造体を左手系メタマテリアルとして使用するときにはλ／４以上λ／２未満であり、構造体を０次共振アンテナとして動作させる場合はλ／２である。
【００６８】
本実施形態によっても、第１０の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
図１９は、第１２の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本実施形態に係る構造体は、第２導体２００の幅が第３導体３００及び第５導体３１０の幅とほぼ同じである点を除いて、第１１の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００７０】
図２０は、図１９の変形例を示す平面図である。本図に示す例において第３導体３００の端部は、第５導体３１０の端部に接続している。すなわち第３導体３００は、第５導体３１０とともにショートスタブを構成している。
【００７１】
本実施形態によっても、第１１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
図２１は、第１３の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本図では、説明のためビア４００を図示している。この構造体は、第１導体１００、第２導体２００、及び複数のスリット３２０を備えている。本実施形態において第２導体２００は線状であり、例えば給電用導体２２０と一体的に形成される。
【００７３】
スリット３２０は、第２導体２００と交わる方向、例えば直交する方向に繰り返し、例えば周期的に設けられている。またビア４００は、各スリット３２０の間、及びスリット３２０の配列の外側にも設けられている。
【００７４】
このような構成において、スリット３２０は、第１導体１００と共にスロット線路を構成する。このスロット線路はショートスタブとして機能する。このため、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
図２２は、第１４の実施形態に係る構造体の構成を示す平面図である。本実施形態に係る構造体は、第１導体１００が複数に分割されている点を除いて、第１２の実施形態に係る構造体と同様の構成である。
【００７６】
詳細には、第１導体１００はビア４００一つに付き一つずつ設けられている。そして互いに隣り合う第１導体１００に隙間が設けられているが、この隙間がスリット３２０として機能する。
【００７７】
このような構成において、スリット３２０は、第１導体１００と共にスロット線路を構成する。このスロット線路はオープンスタブとして機能する。このオープンスタブの長さは、第２の実施形態に説明したとおりである。そして本実施形態においても第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。例えば、第１の実施形態などにおいて第３導体３００は直線状に延伸している必要はなく、例えば図２３に示すようにスパイラル形状に延伸していてもよいし、図２４に示すようにミアンダ形状すなわちジグザグに延伸していてもよい。
【００７９】
この出願は、２０１０年３月１９日に出願された日本出願特願２０１０−６５１８３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2011114746.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月17日(2011.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体と、
前記第１導体に対向し、繰り返し配置されている複数の第２導体と、
複数の前記第２導体それぞれに少なくとも一つずつ設けられ、前記第１導体と前記第２導体の間にインダクタンス成分を与えるインダクタンス要素と、
第１の前記第２導体に電気的に接続し、当該第１の第２導体の隣に位置する第２の前記第２導体に対向する第３導体と、
を備える構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第２の第２導体をリターンパスとする伝送線路を形成する構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の構造体において、
前記伝送線路はマイクロストリップラインである構造体。
【請求項４】
請求項２に記載の構造体において、
前記伝送線路はコプレナー線路である構造体。
【請求項５】
請求項２に記載の構造体において、
前記伝送線路は平衡型伝送線路である構造体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第２導体は３つ以上設けられており、
前記第３導体は、全ての互いに隣り合う前記第２導体の間に設けられている構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第２導体を介して前記第１導体とは反対側に位置している構造体。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第１導体と前記第２導体の間に位置している構造体。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造体において、
前記第３導体は、前記第２導体と同一層に形成されている構造体。
【請求項１０】
請求項９に記載の構造体において、
前記第２の第２導体は、前記第１の第２導体に対向する辺に凹部を有しており、
前記第３導体は、前記第１の第２導体から前記凹部の内側までに延伸している構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の構造体において、
前記第１の第２導体と前記第２の第２導体は、第１の方向に並んでおり、
前記第３導体は、前記第１の第２導体のうち前記第２の第２導体に対向する辺から、前記第１の方向と交わる方向に延伸している構造体。
【請求項１２】
第１導体と、
前記第１導体に対向しており、線状である第２導体と、
前記第１導体に繰り返し設けられ、前記第２導体と交わる方向に延伸しており、第２導体より幅広であるスリットと、
を備える構造体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の構造体において、
前記スリットが設けられた部分において、前記第１導体は伝送線路を形成する構造体。
【請求項１４】
請求項１２に記載の構造体において、
前記伝送線路はスロット線路である構造体。
【請求項１５】
請求項２，１３，１４のいずれか一項に記載の構造体において、
前記伝送線路はオープン端を有している構造体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の構造体において、
前記第１導体及び複数の前記第２導体には信号が入力され、
前記信号の波長をλとした場合、前記伝送線路の長さはλ／４以下である構造体。
【請求項１７】
請求項２，１３，１４のいずれか一項に記載の構造体において、
前記伝送線路は両端がショートしている構造体。
【請求項１８】
請求項１７に記載の構造体において、
前記第１導体及び複数の前記第２導体には信号が入力され、
前記信号の波長をλとした場合、前記伝送線路の長さはλ／４以上λ／２以下である構造体。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の構造体において、
前記インダクタンス要素は、
一端が前記第１導体に接続するビアと、
前記ビアの他端に接続し、前記第２導体とは異なる層に形成され、前記第２導体に対向する第４導体と、
を備える構造体。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の構造体において、
前記複数の第２導体の配列の端部に位置する前記第２導体の一つは、基準となる基準第２導体として定められており
互いに隣り合う前記第２導体は、前記基準第２導体に近いほうが、前記第１の第２導体として定められている構造体。
【請求項２１】
請求項２，１３，１４のいずれか一項に記載の構造体において、
前記構造体はアンテナの少なくとも一部であり、
前記第１導体及び前記複数の第２導体の配列の端部に位置する前記第２導体に接続する給電線路をさらに備える構造体。
【請求項２２】
請求項２１に記載の構造体において、
前記伝送線路はオープン端を有しており、
前記給電線路に入力される信号の波長をλとしたときに、前記伝送線路の長さはλ／４である構造体。
【請求項２３】
請求項２１に記載の構造体において、
前記伝送線路は両端がショートしており、
前記給電線路に入力される信号の波長をλとしたときに、前記伝送線路の長さはλ／２である構造体。
【国際調査報告】
2011114746.tif 000027
2011114746.tif 000028
2011114746.tif 000029
2011114746.tif 000030